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亿人娱乐中德中心在高速、低功耗垂直腔面發射激光器(VCSELs)方面取得新進展
2020-06-23 中德中心 秦宇
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  隨著雲視頻、區域鏈等新興消費應用興起,互聯網流量以每年60%的速度增長,遠遠超出思科公司的預測。互聯網流量的急劇增加,導致數據中心內部需要消耗大量電能(新數據中心能耗已超過500MW)。並且,5G和激光雷達等應用的湧現,進一步加劇了數據中心內部的能耗。以光纖爲基礎的光互連技術已廣泛的應用于數據中心,如何在保證高速數據傳輸的同時,降低數據中心內部光互連能耗,包括激光器芯片、探測器芯片、驅動電芯片的能耗,成爲近年來研究的熱點。

    针对这一问题,长春光机所中德中心开展了高速、低功耗垂直腔面发射激光器(VCSEL)的研究工作,以期實現高速、低功耗數據傳輸。研究團隊在OM5多模光纖中基于PAM2調制實現了50Gbit/s的高速數據傳輸和240fJ/bit的能耗,並且驗證了850nm880nm910nm940nm 四波長VCSELs基于波分複用的200Gbit/s的高速數據傳輸方案。在此基礎上,研究團隊進一步通過優化VCSEL腔內光子壽命同時降低VCSEL偏置電流,實現了基于980nm VCSEL單通道25Gbit/s速率下100fJ/bit的超低能耗,通過8通道25Gbit/s 鏈路方案,在保證200 Gbit/s的傳輸速率條件下,總能耗可有效降低至4通道50Gbit/s 方案的50% (表1)。這一方案由于VCSEL工作在較低偏置電流下,不僅可延長VCSEL芯片的壽命,同時減少了VCSEL的熱量散發,可進一步降低器件制冷所需能耗。 

不同光子壽命下(aVCSEL帶寬和(bL-I-V特性


不同光子壽命VCSEL在不同傳輸速率下的能耗

  该研究成果以“Optimization of VCSEL photon lifetime for minimum energy consumption at varying bit rates”为题发表在Optics Express上,通讯作者为Gunter Larisch副研究员和田思聪副研究员。此工作得到了中科院国际人才计划(PIFI)以及国家重点研发计划(2018YFB2201000)的支持。发光学及应用国家重点实验室佟存柱主任为工作提供了工艺实验条件。 

  文章鏈接:https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-28-13-18931 

    

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